图书馆-报告库-中国机械工程学会表面工程分会

Oral Presentation热障涂层基体约束失效机理及长寿命设计

编号：500 访问权限：Participants Only 更新：2024-04-24 23:52:56 浏览：308次收藏取消收藏

2024-05-12 09:45

15min

[M+] 论坛12：高技术装备表面工程B [M+1] 论坛12B上午

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摘要

热障涂层（Thermal barrier coatings, 简称TBCs）广泛应用于航空发动机和重型燃气轮机金属叶片的隔热防护。在反复热循环服役中，陶瓷涂层往往会受到金属基体的约束，是涂层失效的主要原因之一。鉴于制样方便等多方面的考虑，迄今的相关研究主要集中于从基体表面剥离的自由涂层，从而忽略了基体的约束效应。本研究首先采用试验的方法，研究基体约束效应的作用机制。通过在不同热膨胀系数的基体表面沉积制备陶瓷涂层，利用不同的涂层/基体体系来研究热障涂层高温服役中的基体约束效应。研究发现，在高温加热过程中，来自熔融喷涂粉末快速冷却凝固的残余应力及膜基热膨胀不匹配产生的拉应力共同作用，造成了层间间隙尖端撕裂，层间未结合区域增加，而基体约束下的烧结则使得涂层层间间隙则变窄，层内纵向裂纹增宽，这些孔隙结构的变化进一步影响了烧结进程。进一步采用模拟的方法，研究了热暴露中烧结刚化对基体约束效应的影响。研究发现，烧结刚化可明显加剧基体约束效应，大幅增大涂层的开裂驱动力，这是长时间热暴露后涂层失效的主要原因。最后，基于基体约束引发的失效机理，开展了长寿命热障涂层设计制备研究。研究结果可为先进热障涂层的发展提供基础支撑。